蓋世汽車訊 鋁硫電池是一種能量密度高且原材料廉價的設備，作為替代能源存儲系統(tǒng)非常有潛力。理論上講，鋁硫（Al-S）電池系統(tǒng)的能量密度可達1340 Wh kg-1。但硫是一種轉(zhuǎn)化型陽極材料，在充放電過程中會產(chǎn)生一系列多硫化物和硫化物。而多硫化物很容易與主體失去電接觸并擴散到電解質(zhì)或鋁陽極，從而產(chǎn)生穿梭效應，使得電池容量低、效率低且容量衰減快。因此，該電池需要新型電極材料和結(jié)構(gòu)設計策略來解決這些問題。

圖片來源：《中國科學》雜志社

據(jù)報道，上海交通大學（Shanghai Jiao Tong University）的研究人員設計出一種新的無粘合劑S@Ti3C2TX夾層結(jié)構(gòu)薄膜，其硫分散均勻，可作為高容量陰極，具體優(yōu)勢如下：

該新結(jié)構(gòu)由三個部分組成。薄膜的上下表面均覆蓋一層很薄的純Ti3C2Tx薄膜，中間的主要部分由S@Ti3C2Tx復合材料組成。而該復合材料由納米硫在Ti3C2TX溶液中原位可控化學沉積形成，保證硫的分散。

研究人員Xiao Zheng表示：“這種材料的特別之處在于保護層可直接添加在S@Ti3C2Tx復合材料的表面，以阻擋多硫化物。這與之前報道的在隔膜上使用石墨烯涂層以減輕穿梭效應的策略不同。”

一般來說，聚合物粘合劑是一種惰性成分，會增加電極質(zhì)量、降低電池的能量密度，且容易與離子液體發(fā)生副反應。而無粘合劑薄膜只需過濾和干燥，制備過程中也不需要額外的粘合劑、導電劑和有毒有機溶劑。Ti3C2Tx不僅具有粘合劑的功能，還具有導電劑的功能。

此外，Xiao Zheng和Zhilong Wang利用密度泛函理論（DFT）計算預測了多硫化物在Ti3C2Tx上的吸附，并以常見的石墨烯材料作為參考，發(fā)現(xiàn)Ti3C2Tx具有顯著優(yōu)勢。隨后，研究人員還研究了鋁硫電池合理的充放電反應機理。

結(jié)果，該電極表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能。初始短期激活后在300 mA h g-1下的初始可逆容量為489 mA h g-1，經(jīng)過280次穩(wěn)定循環(huán)后容量保持在415 mA h g-1，平均庫侖效率約為95%。

關鍵詞：